应用航天技术转化高性能钢铝复合接触轨

● 文 |北京卫星制造厂有限公司 太锦善 吴国金 刘尧 余智伟

一、引言

北京卫星制造厂有限公司（2017年11月6日，“北京卫星制造厂”更名为“北京卫星制造厂有限公司”）在航天器研制过程中积累了大量的工程技术和经验，借助结构机构设计、可靠性分析、焊接技术和成型加工等技术，成功地将先进的自动焊接设备及成套自动焊接工艺应用于中国核电站主管道自动焊接。在此基础上，利用航天器密封舱体焊接技术和精密成型技术以及成功向核电市场转化的经验，研制了城市轨道交通供电产品钢铝复合接触轨，并成功地将产品推向市场，实现了及时有效的产品转型。

钢铝复合接触轨相较于传统的低碳钢接触轨，因其导电率高、损耗小、单位质量轻便于施工和易维护使用寿命长等特点，得到广泛的推广和应用。

二、先进技术的成功转化

1.技术转化

航天器密封舱体焊接技术是北京卫星制造厂有限公司的关键技术之一。北京卫星制造厂有限公司根据国内核电用户的具体要求，充分利用航天的非标制造技术，对加拿大利宝地（Liburdi）公司的自动焊接设备进行了适应性的改进、补充设计和完善，使之完全适用于我国核电建设的需求，实现了“硬件”的适配。同时，针对我国核电产品的焊接特点，开发了整套的核电主管道自动焊接工艺，实现了“软件”的适配。改进后的设备和工艺成功应用于中国核电站主管道自动焊接，特别是在核电站主管道最关键也是难度最大的U1口的焊接工作中，优化设计，改造了U1口焊接机头和轨道，并开发了工艺程序，为中广核工程有限公司等用户提供了设备、工艺、服务“一条龙”“一站式”的系统服务。在随后两年的时间内，北京卫星制造厂有限公司向中广核工程有限公司、中国核工业二三建设有限公司等单位销售了70余台套自动焊接设备，并提供了全方位的技术服务，该设备和技术服务已成功应用于宁德核电站、秦山核电站等核电站的建设中。

这是航天技术向民用产品转化的成功案例，使航天技术与中国核电建设实现了强强联合。

2.迅速转型

2011年3月，日本福岛核电站发生泄漏事故，此次事故对世界核电建设影响巨大，我国核电建设也受到了很大的冲击，核电站建设全面停工，核电市场拓展受挫。面对该事件的不利影响，北京卫星制造厂有限公司利用现有焊接技术和精密成型技术，并借助成功向核电市场转化的经验，于2011年底开始将发展的目标锁定在轨道交通建设供电产品领域。

城市轨道交通的供电方式主要分为架空式接触网和接触轨供电两种。钢铝复合接触轨及其附件一般是刚性固定安装在走行轨旁车辆限界之外，因此也被称为“第三轨”。车辆的受流器（集电靴）通过与其的紧密接触贴合将电能传送到电力牵引车辆上。由于接触轨供电系统不会影响城市景观且后续运营维护成本较低，越来越多的城市轨道项目开始采用接触轨供电方式。

（1）二次技术转化

通过大量的市场调研和产品分析，北京卫星制造厂有限公司自2012年3月启动了钢铝复合接触轨项目的研制，在项目立项过程中，充分利用航天的技术优势，进行技术可行性论证和分析，充分分析了目前市场现有的产品形式和特点，最终确定了产品形式；在项目研制过程中，也充分利用航天的技术优势以提升钢铝复合导电轨的产品质量和可靠性，并成功将舱体铝合金零部件成型技术应用于导电轨的钢带成型技术中；将舱体装配技术应用于导电轨的焊接装配技术中；将神舟十号舱体法兰铝合金氩弧自动焊接技术应用于导电轨的钢铝复合焊接技术中，成功将航天技术转化到航天技术应用领域。通过航天技术的转化，提升了接触轨异种金属的结合强度，延长了产品寿命，极大地降低电能在传输过程中的损耗。保证了钢铝焊接连接可靠性不受磨耗量影响，并保证全寿命周期内永久连接，进而保证产品生命周期内的质量可靠性。通过采用自动焊接技术，提升了工作效率，并且减轻了产品质量，易于安装。航天技术实现了向城市轨道交通建设领域的转化，真正实现了“天地接轨”。

（2）通过鉴定

钢铝复合接触轨及附件，2012年10月顺利通过了中国铁道科学研究院的型式试验；2012年11月通过了工艺定型评审会；2013年1月，在北京昌平线定泗车辆段成功进行试挂，试挂产品性能非常稳定；2013年6月，通过由北京科技协作中心主持的产品鉴定会，与会领导和专家对钢铝复合轨从产品设计、生产设备、生产工艺、试验检测、质量控制等方面给予高度的评价，鉴定组专家一致认为研制的系列钢铝复合接触轨“运用制造航天器的先进技术理论和科研成果，加工工艺先进，技术领先，检验试验设备完整、先进，该系列产品达到国际先进、国内领先水平，可以在城市轨道交通领域推广应用。”此鉴定结论为国内同类产品鉴定的最高评价，为钢铝复合接触轨的市场开拓奠定了良好的基础。

▲ 钢铝复合接触轨的截面图

三、市场的成功拓展

中国航天具有先进的技术，在钢铝复合接触轨产品中已承载了中国航天先进的技术，承载了中国航天“天地接轨”的责任与使命，但中国航天缺乏市场开拓的经验。市场开拓仍然是摆在面前的一项艰巨的挑战。

2013年4月，北京卫星制造厂有限公司与中铁电气化局集团第一工程有限公司签订了北京车辆厂试车线工程，线路长为1.3km。接触轨团队紧密围绕轨道交通建设规划和计划，加强与轨道交通设计、建设、运营等部门的全方位的密切沟通和交流，2014年4月18日，北京卫星制造厂有限公司的钢铝复合接触轨产品在激烈的市场竞争中，最终赢得了“北京轨道交通燕房线工程钢铝复合接触轨采购项目”，线路长为21km。在北京燕房线的基础上，2014年10月，团队以大量的市场调研、产品分析和竞争对手分析为基础，通过公开招投标的方式赢得了“广州地铁四号线南延钢铝复合接触轨采购项目”。项目全长12.6km，实现了钢铝复合接触轨的再次突破，被视为轨道交通建设供电领域内的一匹黑马。

接触轨团队先后在北京、上海、广州、青岛、武汉、无锡等城市共获得9条线路的建设任务，从2014年的一匹黑马稳居到业内排行第二，为中国轨道交通供电产品实现“国内制造”做出了积极贡献。

四、经验体会

在核电领域获得成功的先进的自动焊接设备及工艺依靠的是航天的非标制造技术和焊接技术、工艺和经验，在轨道交通领域获得成功的钢铝复合接触轨产品依靠的航天焊接技术和精密成型技术。

先进的自动焊接设备及工艺在核电领域的成功，凸显了航天非标制造技术结合焊接技术、工艺和经验的独特性和唯一性。非标制造技术并非航天首创，焊接技术工艺和经验也并非航天独有，然而同时具备这两项技术，且能将二者融会贯通并进行实践应用，体现了航天技术的独特性和唯一性。

钢铝复合接触轨产品在轨道交通领域的成功，凸显了航天技术应用转化的高效性。从立项到项目通过鉴定仅用时1年，从第一条试验线到跃居成为业内排行第二，也仅用了不到2年的时间。

无论是核电领域还是轨道交通领域都要求产品具有高可靠性，一旦发生事故均会造成不可挽回的人员财产损失。航天技术的高可靠性，是毋庸置疑的。因此对于可靠性要求较高的领域，选择航天技术转化来解决遇到的技术或工艺问题是不二选择。